由于像差的缘故,在焦平面上便会出现双重影像,第一重影像由在通过镜头中心部分的近轴光线所形成,第二重影像则由通过镜头边缘部分的光线所形成。第二重影像一般环绕在第一重影像四周,形成光斑(Halo,光晕)。这个光斑的半径称为横向球面像差。相差会减低成像的锐度,使人感觉影像缺乏锐度,模糊不清,整体好像蒙上一层淡淡的薄纱,感觉灰蒙蒙的。
在镜头光圈全开,或接近全开时,镜头的通光量大,相差对于成像的影响也大,而口径越大的镜头,影响越明显。这也在一个侧面解释了,为什么在光圈全开始,成像的锐度不如光圈收小一档的问题。因此,我们在使用长焦数码相机的时候,适当收小光圈,可以有效地提高成像画质,增大景深,避免因为光圈过大而引起的焦点较浅,容易跑焦与画面锐度不够的情况。
但是需要注意的是:如果像差过大,通过缩小光圈消除像差时,可能会引起聚焦平面(就是焦点)的移动。因此,在以往的镜头评测中,我们常常看到,该镜头在光圈全开时,成像如何如何,在收小一档光圈后,成像明显改善,在多少光圈时,达到最佳成像效果。
单靠收小光圈来降低相差对于成像的影响还不是一个根本解决方案。要解决它,需要在镜头设计时下功夫。在技术工艺还不发达的时候,往往采用两枚凸凹透镜的方法来解决。具体的方案为:以某一个入射距(从光轴起算的距离)的光线为基准,然后使用凸、凹两枚镜片加以适当的组合来完成。
对于球面镜片的球面像差进行矫正,是件非常困难的事情。通常是以某一个入射距(从光轴起算的距离)的光线为基准,然后使用凸、凹两枚镜片加以适当的组合来完成。这样能够改善球面像差的影响,但不能彻底消除。在目前的技术水平下,要彻底消除相差的影响,就只有采用非球面镜片(Aspherical Lens)这个方法。
原理示意图
非球面镜片不像普通的凹凸透镜那样表面为简单的圆球面,非球面镜在镜头边缘的厚度较大,镜面为非球面状。非球面镜片的作用就是通过修改镜片表面的曲率,让近轴光线与远轴光线所形成的焦点位置重合。当近轴光线与远轴光线都落在同一个焦平面上后,光斑将会消失,成像锐度将会提高。
同时,由于光线进入广角镜头的入射角比较大,所以球面像差的表现在广角镜头更为明显。因此设计优秀的广角镜头都会采用非球面镜片来消除像差。对于长焦数码相机而言,其镜头涵盖广角到长焦的不同焦段,因此,为了保证广角段的成像,也需要加入非球面镜去控制相差。推而广之,目前同样较为流行的广角数码相机,要顾及成像都必须加入非球面镜,因此,我们在选购数码相机时,不妨看看其镜头结构,是否包含了非球面镜。
名镜赏识:
佳能17-40 F4 L镜头示意图
佳能17-40 F4 L,在镜头设计上使用了3片非球面镜片和一片低色散镜片。低色散镜片用于较厚的镜片。该镜头成像优秀获得了一只好评,在推出当年便获得了ESIA大奖。